浅谈变频器在带式输送机中的应用

刘进涛

摘 要：随着生产的需要，带式输送机的运输长度、货物重量逐年增加，用户对输送机的性能要求越来越高。为了保证运输飞机的高效运行，减少对机械和电网的影响，实现经济效益和社会效益的双赢，对企业进行全面升级的带式输送机。把变频调速技术应用到了带式运输机中，减轻了运输负担，提高了经济效益。

关键词：变频调速技术；带式运输机；PLC节能

1 带式输送机的运行现状

在带式输送机中，带是一个弹性体在静态或运行时在大型磁带机上可以在带式输送机的启动过程中获利，如果不加入软启动装置，磁带储存能量将很快释放，并迅速形成张力波沿带传动带的带式输送带。太多的紧张是很容易导致磁带被撕裂。因此，“煤矿安全条例”规定，带式输送机必须配备一个软启动装置。

目前煤矿使用的软启动装置是液力偶合器或CST，但通常只运行在发电状态，没有使用变频技术。不使用电机软启动和软停止，起动电流大，一般4-7倍额定电流的电机，起动电流会在起动的机械应力和热的变化引起的运动过程的强烈冲击的时候，造成了严重的破坏甚至磨损的机械零件，并也会引起电网电压下降，影响电网其它设备的正常运行。有磁带的磨损和维护等问题，将给企业带来很多的损失，这不符合节能社会创造的要求。

2 带式运输机的结构特点

了解带式输送机是已知的，运输飞机的结构是复杂的，布局的宽度大，需要维修的零件，能源消耗比较高。该驱动装置主要由电机、联轴器、联轴器、制动器、减速器和滚轮组成。在带式输送机变频技术可以减少驱动装置空间的布局，而且还使设备实现软启动，使运输飞机的速度与货物的重量交付。这不仅提高了运输效率，降低了功耗，从而节约了成本。

3 变频器在带式输送中的应用

3.1 现代化带式输送机的应用要求

带式输送机装料起动时，负载转矩很大，要求电机驱动装置输出起动转矩也足够大，才能保证能使带式输送机顺利起动。双滚筒分别驱动带式输送机需要由两台电机驱动，需要保证这两台电机输出功率相同，即功率均衡，避免电机之间输出功率不同，使出力大的电机出现过载或过流故障。如果带式输送机用于向下运输，则需要考虑制动问题。如果带式输送机使用的环境是在煤礦井下，则需要考虑使用防爆型的驱动装置。

3.2 PLC控制技术的应用

为了保证带式输送机的运行，实现了对带式输送机的调速控制。我们可以利用可编程控制器对皮带机部分进行变频调速，通过可编程控制器的主机、皮带秤称重系统和变频器通信来达到控制运行速度的目的。

采用PLC控制技术具有以下优点：

1）具有远控、近控控制方式；

2）具有集控、就地、检修、调试、闭锁工作方式；遵循“顺煤流停车、逆煤流起车”原则控制皮带机、给煤机等设备的起停；

3）选用进口品牌可编程序控制器（PLC）作为控制核心，充分保证可靠性、实时性；

4）灵活配置的输入输出接口可直接控制外部设备，也可通过ModBus-RTU或ProfiBus-DP接口，实现分布式控制，实现数据远程采集和远程控制；

5）保护功能齐全，具有沿线急停、沿线闭锁、跑偏、堆煤、打滑（超速）、烟雾、超温、洒水、断带、纵撕、煤位，以及电机绕组和轴承超温等保护；

6）可实现起动预警、闭锁报警、故障报警以及各种保护报警的语音报警提示，报警时长可设定；

7）快开门结构使得调试、维护工作更具效率；

8）具有Ethernet光口，易于连接全矿综合自动化系统、其它子系统和智能设备。

4 变频器在带式输送机中的应用优势

1）可控启动和停止，减少机械冲击；变频调速可以从零速度迅速启动输送带，并可以根据光滑均匀加速用户的实际需要调节，速度可根据需要任意选择，可以设置为线性加速度，也可以设置根据一定的规则自动变速或加速。因此，它可以减少在过去的机械冲击的影响，从而提高设备的使用寿命。

2）调速范围宽，能满足各种要求；电动机的转速n=60f基本公式（S）/ P，N和F的频率速度成正比，也就是改变f的频率可以改变电机转速n，当频率为0 ～ 55hz的变化，电机的转速调节范围将明显增加。由于变频器的频率范围较大，所以变频调速装置对调速电机的调速范围更广，能更好的满足带式输送机运行的各种速度要求。

3）高精度控制，功率平衡好；目前煤矿井下环境非常恶劣，传统的方式开始一些大功率电机，非常困难。电压和功率损耗较大，也不能保证设备的正常运行，变频器和带式输送机主要用于无速度传感器矢量控制方法，采用变频调速控制方式可分别磁链和转矩的电机电流检测、控制、电压和频率的自动变化检测相同的值的指令值与实际，变频调速的控制方法大大提高了带式输送机的静态和动态性能的准确性，大大提高了控制精度和功率平衡。

4）可逆操作简单，制动可靠；通过改变逆变器输出电压的相位序列可在电动机变频调速实现实现带式输送机控制的可逆运行，可逆的操作非常簡单，克服了复杂的运行模式；变频控制技术在同一时间的四象限运行，自动能量回馈技术已经相当成熟，负电源操作，系统自动进入制动状态，带式输送机运行更可靠。可以看出，理论上的频率控制可以更好地满足带式输送机的特殊要求，在一些实际应用中得到了证实。

5 小结

实践证明，变频调速装置对长距离带式输送机电机控制具有显著的经济效益，是一种理想的调速控制方式。它不仅满足了生产安全的需要，克服了交流电机直接起动的缺点，而且提高了设备的效率，降低了设备的维修成本，直接和间接的经济效益十分明显。

此外，交流变频调速技术是提高产品质量，改善环境，提高电机性能，促进技术进步的主要手段之一。变频调速以其优良的速度和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果，应用范围广等诸多优点，被公认为最有前途的方式。

参考文献：

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[2] 刘士栋，徐清波.变频调速技术分析及在煤矿带式输送机中的应用[J].科技创新，2006，32：44-46.